有機無機肥配施對烤煙根際土壤養分含量的影響

朱春波，鄧 麗，左成鳳 *

(1.黔西南州煙草公司 興義市分公司，貴州 興義 562400； 2.黔西南州煙草公司，貴州 興義 562400)

在現代農業生產上為了追求高產，造成化肥、農藥等生產資料的長期與廣泛使用，致使土壤營養失衡、退化板結、有機質含量下降及土壤酸化等問題[1-2]。研究表明，優質煙葉生產的最佳土壤pH為5.5～6.5，根際土壤pH過低或過高，將會導致根系生長弱及養分自身吸收利用率低，影響根際微域內有效養分的含量、形態和轉化過程，影響烤煙對N、P、K、Mg及Ca等營養元素的吸收，影響養分的生物有效性，進而導致烤煙植株某些元素的失調[3-5]。為追求高產而大量施用化肥，但作物卻生長緩慢、病害多、產量低和品質差，造成投入增加而效益降低，如此惡性循壞致使農業生態環境受到不可逆的破壞。貴州省黔西南州植煙土壤pH<5.5比例達10%以上，其中紫色土pH<5.5比例接近40%。黔西南州煙區作為“山地清甜香”特色優質煙葉的生產區域，是我國優質山地烤煙的典型代表，是工業企業卷煙產品配方的重要原料之一，近些年，區域性土壤酸堿度的降低，導致煙株抗病性抗逆性減弱和土壤中有毒物質的積累增加，致使農藥的施用量增加，煙葉品質下降，嚴重威脅煙草制品的質量及安全性。因此，如何提高黔西南煙區強酸性土壤pH，如何從營養角度考量烤煙的安全生產，是黔西南煙區應引起重視并對其開展研究的重要問題之一。

HAFNER等研究表明，有機肥中含有較多的醛、酚、糖類化合物及羧基，可以吸附和固定肥料中所含的NH4+，并抑制NH4+的硝化作用，減少硝態氮的形成，從而抑制了一定空間范圍內氮素動力學的不均勻性。目前，生物有機肥已經廣泛應用于大農業生產，長期施用生物有機肥可以顯著提高土壤酶活性、活化土壤養分、增強微生物活性及改善土壤肥力[10]。有機肥可提供烤煙生長所需的氮、磷、鉀等大量營養元素，平衡煙株營養，使其葉面積增大、株高增高和產質量提高等[11-14]。生產上配合施用有機無機肥，將無機肥的速效性和有機肥的持久性有機結合，對提高土地生產力和改善土壤性狀作用明顯[15-16]，可提高農作物對肥料利用率，減少環境污染與培肥地力[17-21]，有機無機肥配施還對植煙土壤肥力成分有顯著改善作用。關于烤煙生產有機無機肥配施的研究主要集中在區域性生態環境及栽培措施等對烤煙生長發育、煙葉品質及土壤保育的影響[20-23]，鮮見貴州黔西南煙區土壤氣候特點、肥料種類及栽培措施條件下有機無機肥配施比例對土壤養分含量影響的研究報道。為此，采用田間試驗方法，探索不同有機無機肥配施對烤煙不同生育期根際土壤pH及其養分的影響，旨在探明最適宜的有機無機肥配施比例，為貴州黔西南煙區烤煙平衡施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 烤煙品種 供試品種為云煙97，貴州省煙草科學研究院提供。

1.1.2 肥料

1) 有機肥，興義市煙草分公司自制。配方：甘蔗渣(300 kg)+玉米稈(300 kg)+牛糞(400 kg)+油枯(150 kg)+過磷酸鈣(50 kg)(括號內數字為該物料配比干重，發酵120 d)，成品有機肥(風干樣，含水量約11%)，有機質65.89%，總氮(N)2.56%，總磷(P2O5)2.62%，總鉀(K2O)1.34%，總養分(N+P2O5+K2O)6.52%，pH 7.08，腐殖酸總量30.40%。

2) 無機肥，為煙草專用復混肥料(N∶P2O5∶K2O為12∶12∶24，總養分為48.00%以上)，貴州省貴福肥業有限公司生產。

1.1.3 土樣 共計86份，其中基礎土樣56份，根際土樣30份。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2018年在貴州省黔西南州興義市敬南鎮高山村布雄組進行，試驗地為水稻土，pH 6.80，有機質25.80 g/kg，堿解氮214.00 mg/kg，有效磷(P2O5)28.40 mg/kg，有效鉀(K2O)186.00 mg/kg。采用單因素隨機區組設計，共設5個處理，3次重復(表1)，共15個小區，每個小區40株，試驗區域設2行保護行，各處理施入的氮、磷及鉀營養成分保持一致，有機肥中鉀素不足用硫酸鉀補充，按小區株數計算出各種肥料施用量，一次性作基肥施用。除施肥為變量外，其他栽培措施與當地優質烤煙生產規程一致。

1.2.2 移栽時間 4月20日移栽，采用井窖式移栽技術進行，行株距110 cm×50 cm，田間農事操作及管理嚴格參照優質烤煙種植規范化栽培技術措施。

1.2.3 土壤取樣 于施肥前取0～20 cm土層的基礎土樣(移栽0 d)，移栽后30 d、60 d、90 d及120 d，每個小區取代表性煙株1株，連根挖起，取其根際土壤，將同一處理的根際土壤合并，按四分法取樣品1 kg，測定根際土壤有機質、各養分成分和pH。

表1 有機無機肥配比的試驗設計Table 1 Organic and inorganic fertilizer combination ratio of different treatments

1.2.4 指標測定 參照文獻[24]的方法，測定有機肥及土壤樣品各指標。

1) 有機肥樣品。有機質采用重鉻酸鉀氧化比色法測定；總氮采用硫酸-過氧化氫消解，蒸餾法測定；pH采用電位法測定；P2O5采用硫酸-過氧化氫消解，釩鉬黃比色法測定；K2O采用硫酸-過氧化氫消解，原子吸收光譜法測定；總腐殖酸采用堿性焦磷酸鈉浸提-重鉻酸鉀容量法測定。

2) 土壤樣品。堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨提取-原子吸收分光光度法測定，有機質采用重鉻酸鉀氧化比色法測定，pH采用電位法測定。

1.3 數據處理

采用Excel 2007和SPSS 17.0進行數據的處理與分析。

2 結果與分析

2.1 有機無機肥配施對烤煙根際土壤pH的影響

從圖1看出，烤煙栽后不同時期根際土壤pH的變化。30 d：不同處理依次為T4>CK>T3>T2>T1，T4顯著高于其余處理，T1顯著低于除T2外的其余處理，CK、T2和T3間差異不顯著。60 d：依次為T4>T3>CK>T2>T1，T4顯著高于其余處理，T1顯著低于其余處理，CK、T2和T3間差異不顯著。90 d：依次為T4>T3>T2>CK>T1，T2、T3和T4間差異不顯著，三者顯著高于CK與T1，CK與T1間差異顯著。120 d：依次為T4>T3>T2>T1>CK，T2、T3和T4間差異不顯著，三者顯著高于CK與T1，CK與T1間差異顯著。整個大田期CK、T1和T2根際土壤pH較施肥前基礎土樣分別下降0.42、0.20和0.01，T3和T4分別升高0.11和0.15。可見，配施50%和100%有機肥處理土壤pH增大，且增幅隨著有機肥用量的增加而增大，隨著無機肥施用比例升高，pH呈下降趨勢。說明，有機肥對改良土壤酸堿度的效果較好，偏施或單施無機肥具有潛在加劇土壤酸化的可能。

注：相同移栽時間下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。
Note: Different lowercase letters indicate significance of difference atP<0.05 level under the same transplanting date. The same below.
圖1有機無機肥配施烤煙根際土壤pH的變化
Fig.1 pH of rhizosphere soil under different organic and inorganic fertilizer combination ratio

2.2 有機無機肥配施對烤煙根際土壤有機質含量的影響

從圖2可見，烤煙栽后不同時期根際土壤有機質含量的變化。30 d：不同處理依次為T4>T3>T1>T2>CK，T4顯著高于其余處理，CK顯著低于除T2外的其余處理。60 d：依次為T4>T3>T2>T1>CK，T2、T3和T4間差異不顯著，CK顯著低于其余處理。90 d：依次為T4=T3>T1>T2=CK，T4與T3間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。120 d：依次為T4>T3>T2=T1>CK，各處理間差異不顯著。整個大田期CK、T1、T2、T3和T4根際土壤有機質含量較施肥前基礎土樣分別提高7.75%、8.14%、8.14%、8.53%和8.91%，配施有機肥處理較CK增幅更大，且隨著有機肥用量的增加而增加。

2.3 有機無機肥配施對烤煙根際土壤堿解氮含量的影響

從圖3看出，烤煙栽后不同時期各處理根際土壤堿解氮含量的變化趨勢基本一致，與施肥前相比，根際土壤堿解氮均呈上升趨勢，且隨著有機肥用量的增加而增大。30 d：根際土壤堿解氮含量依次為T3>T4>CK>T2>T1，T3與T4間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，T1顯著低于其余處理，CK與T2間差異不顯著。60 d：依次為T3>T4>CK>T1>T2，T3與T4間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。90 d：依次為T3>T4>CK>T2>T1，T4顯著高于除T3外的其余處理，其余處理間差異不顯著。120 d：與栽前相比根際土壤堿解氮含量均有小幅度升高，依次為T4>T2>T1>CK>T3，各處理間差異均不顯著。可能是由于在烤煙生長中后期，由于雨水增多，大量的無機肥被地表徑流和淋溶等作用帶走，而配施有機肥處理，由于有機肥具有減緩雨水淋溶的效果，且本身含有較豐富的堿解氮，加之其礦化速率加快，及有機無機肥配比烤煙根際土壤可產生大量的有機養分，因此配施有機肥處理的堿解氮增幅大于單施無機肥處理，與許小偉等[25]的研究結果基本一致。

2.4 有機無機肥配施對烤煙根際土壤有效磷含量的影響

從圖4可見，烤煙栽后不同時期各處理根際土壤有效磷含量的變化。30 d：不同處理依次為T3>T2>CK>T1>T4，T2與T3間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，T4顯著低于除T1外的其余處理，CK與T1間差異不顯著。60 d：依次為T3>T2>T1>T4>CK，T1、T2和T3間差異不顯著，三者顯著高于T4和CK，T4與CK間差異不顯著。90 d：依次為T3>T2>T4>T1>CK，T1、T2、T3和T4間差異不顯著，CK顯著低于除T1外的其余處理。120 d：依次為T1>T3>T2>T4>CK，T1、T2和T3間差異不顯著，三者顯著高于T4和CK，T4與CK間差異不顯著。CK、T1、T2、T3和T4根際土壤有效磷含量較施肥前分別提高53.00%、92.40%、81.10%、87.30%和60.00%，表明，有機肥與無機肥配施處理有效磷含量增幅大于100%無機肥和100%有機肥處理，與高菊生等[26]的研究結果一致。說明，有機無機肥配施能更有效地提高根際土壤有效磷含量。

2.5 有機無機肥配施對烤煙根際土壤速效鉀含量的影響

從圖5看出，烤煙栽后不同時期各處理根際土壤速效鉀含量變化規律總體一致，即施肥前基礎土壤的速效鉀含量較小，施肥后其含量迅速升高，隨著烤煙生育期的推進其含量隨之降低，總體呈先升后降的變化趨勢。栽后0～30 d不同處理根際土壤速效鉀含量大幅升高，CK、T1、T2、T3和T4較施肥前分別提高365.20%、342.70%、378.70%、379.80%和362.60%，可能是生產中施入肥料的原因所致，且在栽后30 d時T2和T3處理速效鉀含量達最大值，顯著高于其余處理；栽后30～120 d各處理根際土壤速效鉀含量呈下降趨勢。其中，60 d時CK與T1顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著；90～120 d時各處理差異均不顯著。與李良勇等[27]的研究結果基本一致。究其原因：一方面，隨著煙株的生長發育鉀素被吸收固定；另一方面，可能是淋溶產生的作用所致。

3 結論與討論

土壤pH是土壤生態系統的重要組成部分，其直接影響植物根系對土壤養分的吸收，能動地影響土壤生態系統的能量流動和物質轉化過程。植煙土壤適宜pH有利于改善煙株根系微環境，增強抗逆性，促進健康生長，提高煙葉的產質量[28]。研究結果表明，烤煙大田期施用不同比例有機肥，根際土壤pH變化總體呈先降(栽后0～60 d)后升(栽后60～120 d)的變化趨勢。在栽后30 d及60 d時，施用100%有機肥根際土壤pH最大，顯著高于其余處理；栽后90 d及120 d時，75%無機肥+25%有機肥、50%無機肥+50%有機肥和100%有機肥處理顯著高于100%無機肥和87.5%無機肥+12.5%有機處理。施用100%無機肥處理pH總體呈下降趨勢，即植煙土壤呈酸化趨勢。可能原因：一方面，有機肥本身的酸堿度比土壤高，施入足夠量的有機肥會促使土壤pH提高，其增幅隨著有機肥施用量的增加而提高；另一方面，生產中隨著無機肥用量比例的增加，各處理土壤中交換性酸性離子(如Al3+等)含量上升，交換性鹽基離子隨之下降，從而加劇土壤變酸的潛在危險，與強繼葉等[29-30]的研究結果基本一致。

長期施用生物有機肥土壤的肥力明顯提高，物理性狀、化學性狀和生物性狀得到明顯改善，可顯著提高土壤中全氮和全碳含量[23,31-33]。研究結果表明，烤煙大田期各處理根際土壤有機質變化總體呈上升趨勢，且隨著有機肥用量比例增大，其上升幅度越大。烤煙栽后0～90 d，施用100%有機肥處理根際土壤的有機質含量上升幅度最大，在栽后120 d時，各處理含量相當差異不顯著。根際土壤有機質受有機肥料和植物死亡根系殘體的影響[34]。該研究發現，配施有機肥處理比100%無機肥處理根際土壤有機質有更大幅度的上升，這可能是有機肥中含有大量有機質的原因。沈宏等[35]研究認為，長期施用有機肥或有機肥和氮磷鉀礦質肥料配合施用，更有利于土壤總有機碳、活性碳、微生物碳和礦化碳含量的提高。而土壤有機質的主要成分即為含碳化合物，因此，與該試驗中配施有機肥可較大幅度地提高土壤有機質含量的結果相一致。

氮、磷、鉀是烤煙生長發育的3種必需營養元素。該研究各處理根際土壤中堿解氮、有效磷和速效鉀3種營養元素的變化趨勢基本一致，均呈先升后降的趨勢，這可能是由于將肥料施入土壤，各營養元素進入土壤，而烤煙生長前期需求不旺且雨水較少，煙株吸收和雨水淋溶損失少，致使前期含量較大，隨著烤煙生長的推進，雨水增多且煙株需求加劇，雨水淋溶損失和煙株吸收作用，進而產生了先增后減的趨勢。但是各營養元素上升及下降拐點不同，根際土壤堿解氮及有效磷以栽后90 d時為拐點，堿解氮增幅隨著有機肥用量的增加而增大，施用50%無機肥+50%有機肥和100%有機肥含量最高，與其余處理間差異顯著性，栽后90 d開始下降，至120 d時各處理趨于穩定，且差異性不顯著；不同處理有效磷含量，施用50%無機肥+50%有機肥一直保持較高水平，且與施用100%無機肥和100%有機肥間差異顯著性，有機無機肥配施處理上升幅度大于單一肥源處理，與林炎金等[36]研究結果一致。不同處理速效鉀含量升、降的拐點為栽后30 d，栽后0～30 d各處理大幅上升，75%無機肥+25%有機肥和50%無機肥+50%有機肥達最大值，與其他處理顯著性差異，栽后30～120 d各處理均呈下降趨勢，但差異不顯著，總體上施用100%無機肥減少量最大。劉樹堂等[37]研究認為，使用有機肥能顯著提高土壤有效磷和速效鉀含量，且有機無機配施更有利于發揮土壤有效性養分的作用。一方面，將無機肥的速效性和有機肥的持久性結合在一起；另一方面，有機肥本身含有一定數量的堿解氮、有機磷和速效鉀，易分解和釋放，且有機肥的施用可增加土壤有機質含量，減少養分的無效固定，促進無機磷等營養元素的溶解[30,34,38]，降低堿解氮、速效鉀的雨水無效淋溶量[25,27]。

綜上所述，在試驗范圍及生態環境條件下，有機無機配施能有效改善烤煙根際土壤酸堿度，且以施用純有機肥的效果最明顯，不同處理有機質變化總體呈上升趨勢，且其含量隨著有機肥配施比例的增加而提高，無機肥配施有機肥能明顯提高土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量，施用有機肥能增加土壤堿解氮含量，有機無機配施更能促進根際土壤有效磷的累積，且以50%無機肥+50%有機肥的配施比例效果更佳，配施能迅速提高土壤速效鉀的含量，以75%無機肥+25%有機肥的配施比例效果最好。可見，對興義煙區而言，在相同肥力條件下，75%無機肥配施25%有機肥對烤煙根際土壤pH和養分的改善最適宜。但是，有機無機肥配施對煙葉質量、香氣物質及煙葉風格等的影響，以及有機無機肥配施根際土壤的有效磷含量比單施肥積累效果更好的機理還有待進一步深入研究。